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Erde|Umwelt

Moore können Bergbauabwässer reinigen

Moor
Forscher in einem wiedervernässten Moor. © IGB

Tagebaue und andere Bergbauaktivitäten hinterlassen oft kontaminiertes Grubenwasser. Doch Moorflächen könnten dabei helfen, die Belastung zu verringern und so Flüsse und Grundwasser sauberer machen. Denn wenn Moore mit diesem Wasser wiedervernässt werden, entfalten die Torfböden eine Reinigungswirkung, die Eisen- und Sulfatbelastung des Wassers um bis zu 80 Prozent reduziert, wie nun aus Versuchen hervorgeht.

Der Abbau von Braunkohle stellt nicht nur im Hinblick auf das Klima ein Problem dar, auch das beim Bergbau anfallende Grubenwasser kann Gewässern und Umwelt schaden. Denn diese Flüssigkeiten sind durch die in ihnen enthaltene Schwefelsäure stark sauer, außerdem enthalten sie hohe Konzentrationen an umweltschädlichen Sulfat- und Eisenverbindungen. Zwar gibt es Verfahren, um das Grubenwasser zu reinigen, sie sind aber kostspielig und greifen oft nur bedingt, wie unter anderem die stark belastete ehemalige Bergbaulandschaft in der Lausitz demonstriert. Dort sind Flüsse und Grundwasser noch immer stark belastet.

Reinigende Reaktion im Moorboden

Einen neuen, naturbasierten Ansatz zur Reinigung von Grubenwasser haben nun Lydia Roesel von der Humboldt-Universität zu Berlin und ihre Kollegen untersucht. Ihre Idee: Möglicherweise könnten Moorböden dabei helfen, die Belastung solcher Wässer zu verringern. Denn die sauerstoffarme, saure Umgebung im Torf begünstigt chemische Reaktionen, die Eisenverbindungen und Sulfate wieder in ein unlösliches Mineral umwandeln. „Unter sauerstofffreien Bedingungen sollte in wassergesättigten Moorböden im Idealfall wieder Pyrit gebildet und gleichzeitig Eisen und Schwefel entfernt werden, um so eine erneute Pyritoxidation zu verhindern“, erklärt Roesel.

Bisher war jedoch unklar, ob dieser Prozess tatsächlich in Moorböden abläuft – beispielsweise, wenn man trockengelegte Moore mithilfe einer Berieselung mit Grubenwässern wiedervernässen würde. Roesel und ihr Team haben daher diesen Vorgang im Laborexperiment nachgebildet. Dafür füllten sie Moorboden in einen zylinderförmigen, unter mit einem Gitter verschlossenen Behälter und gaben oben Grubenwasser hinzu, das sauer und stark mit Eisen- und Sulfaten belastet war. Das unten austretende Sickerwasser untersuchten die Forscher anschließend daraufhin, ob und wie sich die chemischen Parameter verändert hatten.

80 Prozent der Schadstoffe entfernt

Tatsächlich ergaben Auswertungen, dass der Moorboden bei dieser Wiedervernässsung einen großen Teil der Belastungen aus dem Grubenwasser entfernt hatte. So verringerte sich der Säuregrad des Wassers von anfangs pH vier auf pH sechs. Das gereinigte Wasser war damit fast neutral. Die anfänglich hohen Konzentrationen von mehr als 250 Milligramm Eisen pro Liter und über 770 Milligramm Sulfat pro Liter sanken im Durchschnitt um 87 beziehungsweise um 78 Prozent. Je langer das Grubenwasser dabei im Moorboden blieb, desto besser war die Reinigungswirkung.

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„Die Ergebnisse implizieren, dass der mikrobielle Abbau von Sulfat und eine anschließende Ausfällung von Eisensulfiden der wichtigste Mechanismus bei der Reduzierung der Verschmutzungen war“, erläutert Koautor Dominik Zak von der Universität von Aarhus in Dänemark. Nach Ansicht des Forschungsteams könnte die Wiedervernässung von Mooren demnach eine wirksame Maßnahme zur Verringerung der Verschmutzung durch saures Grubenwasser sein. Konkret haben sie ausgerechnet, dass beispielsweise die Sulfatbelastung im dreckigsten Abschnitt der Spree allein durch die Wiedervernässung der Moore in ihrem Einzugsgebiet – sie umfassen rund 6067 Hektar – um rund 20 Prozent verringert werden könnte.

„Unsere Ergebnisse zeigen einmal mehr, dass die Wiedervernässung von Mooren eine wichtige Maßnahme für den Schutz unserer Umwelt ist. Moore stabilisieren den globalen Kohlenstoffhaushalt, sie halten das Wasser in der Landschaft und haben überdies eine wichtige Reinigungsfunktion“, sagt Roesel. Zwar lassen sich die Ergebnisse von Laborversuchen nicht ohne Weiteres auf großskalige Freilandbedingungen übertragen, das räumen auch die Wissenschaftler ein. Dennoch können sie Anhaltspunkte geben und Feldstudien in größerem Maßstab vorbereiten helfen.

Quelle: Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB); Fachartikel: Journal of Environmental Management, doi: 10.1016/j.jenvman.2022.114808

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